Hemiosmoza je kretanjejona krozpolupropusnu membranu, niz njenelektrohemijski gradijent. Primer toga je formiranjeadenozin trifosfata (ATP) kretanjemvodoničnih jona krozmembranu tokomćelijske respiracije ilifotosinteze.
Vodonični joni, iliprotoni,difuzijom se pomeraju iz oblasti visoke protonske koncentracije u oblast niske protonske koncentracije, ielektrohemijski koncentracioni gradijent protona kroz membranu se može koristiti za formiranje ATP molekula. Ovaj proces je srodan saosmozom, difuzijomvode kroz membranu, i stoga se naziva „hemiosmozom”.
ATP sintaza jeenzim koji formira ATP putem hemiosmoze. On omogućava protonima da prođu kroz membranu i koristislobodnu energiju razlike zafosforilacijuadenozin difosfata (ADP), čime se formira ATP. Generisanje ATP putem hemiosmoze se javlja umitohondrijama ihloroplastima, kao i u većinibakterija iarheja, lanac elektronskog transporta pumpa jone u tilakoidne prostore kroz tilakoidne membrane.
Piter Mičel je predložiohemiosmotsku hipotezu 1961. godine.[1] Ta teorija esencijalno postulira da se većinski deoadenozin trifosfata (ATP) koji se sintetiše pri ćelijskomdisanju nastaje usledelektrohemijskog gradijenta kroz unutrašnje membranemitohondrija koristećienergijuNADH iFADH2 formiranih razlaganjem energetski bogatihmolekula, kao što jeglukoza.
Molekuli kao što je glukoza bivajumetabolizovani radi produkcijeacetil KoA kao energetski bogatog intermedijera.Oksidacijaacetil koenzima A (acetil-KoA) umitohondrijskom matriksu je spregnuta saredukcijom prenosnih molekula kao što sunikotinamid adenin dinukleotid (NAD) iflavin adenin dinukleotid (FAD).[2] Prenosnici dostavljajuelektrone ulanac transporta elektrona (ETC) uunutrašnjoj mitohondrijskoj membrani, i oni zatim bivaju preneti na druge proteine lanca. Dostupna energija elektrona se koristi za pumpanjeprotona izmatriksa kroz stromu, čime se čuva energija u vidu transmembranskogelectrohemijskog gradijenta. Protoni se vraćaju kroz unutrašnju membranu kroz enzimATP sintaza. Protok protona nazad u mitohondrijski matriks kroz ATP sintazu pruža dovoljno energije da se ADP kombinuje sa neorganskimfosfatom i da se formira ATP. Elektrone i protone u zadnjoj pumpi lanca preuzimakiseonik i formira se voda.
To je svojevremeno bio radikalan predlog, i nije bio dobro prizvaćen. Prevalentno gledište je bilo da je energija elektronskog transfera uskladištena kao stabilni intermedijer visokog potencijala, što je hemijski konzervativniji koncept. Problem s tom starijom paradigmom je da visoko energetski intermedijer nikad nije bio pronađen, i evidencija za pumpanje protona putem kompleksalanca elektronskog transfera je postala suviše velika da bi se ignorisala. Na kraju je težina dokaza počela da favorizuje hemiosmotsku hipotezu, i 1978. godine, Piter Mičel je nagrađenNobelovom nagradom za hemiju.[3]
Hemiosmotsko sprezanje je važno za ATP produkciju umitohondrijama,hloroplastima[4]i mnogimbakterijama iarhejama.[5]
